动力优化系统和方法与流程

本公开涉及一种微机动车辆动力优化系统和方法，并且发现在用于向使用者提供最佳动力源利用的系统和方法中的特定(尽管不是排他的)实用性。

背景技术：

1、微机动车辆是由使用者个人驾驶的以通常低于25km/h(15mph)的速度操作的一系列小而轻的车辆。微机动设备包括电动自行车、电动滑板车、电动滑板、共享自行车和电动踏板辅助(助踩式)自行车。

2、微机动车辆目前具有两种或更多种操作模式：电力或人生物机械动力。当电力关闭或微机动车辆的电源已经耗尽时，使用者必须依靠生物机械动力来移动车辆。以这种方式使用动力是低效的并且令使用者体验不佳。

3、优化这些混合微机动车辆中的动力消耗对于使动力源的效率最大化是必要的。就微机动车辆而言，这些动力源是人(即微机动车辆的使用者)和电(即来自电池)。目前，何时启用电动辅助的操作模式由使用者来决定。此决定是基于单独使用者偏好。然而，没有用于基于使用者定义的目标来自动化/通知每个动力源的激活的系统。

4、因此，期望提供一种动力优化系统和方法，其能够优化以及控制电源并且通知使用者如何实现最佳性能。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种微机动车辆动力优化系统，其生成以及应用一组最佳特性，该系统包括可操作为执行以下步骤的处理器：从来自该微机动车辆的使用者的输入接收目标参数；从该微机动车辆识别一组输入设备；从该一组输入设备确定一组输入设备数据点；在数据存储器上存储该一组输入设备数据点；基于以下项来确定该一组最佳特性：该目标参数；和该一组输入设备数据点；以及将该最佳特性应用于该一组输入设备，从而优化该微机动车辆的该一组输入设备的动力参数。

2、本领域技术人员在此将术语“微机动车辆”理解为具有两种操作模式(即电力或人生物机械动力)的任何车辆。例如，微机动车辆可以是电动自行车。另选地，微机动车辆可以是电动滑板车和电动滑板，或者具有两种操作模式的任何其他合适的车辆。

3、术语“最佳特性”将被本领域技术人员理解为用于微机动车辆的最佳操作设置。最佳特性可以是电池可以向电动自行车的踏板系统提供动力的最佳场景。例如，最佳场景可以是当电动自行车的使用者正在向上蹬车时。另选地，最佳特性可以是电池向电动自行车的踏板系统提供动力的最佳动力。以这种方式，不同的斜坡梯度可以具有不同的对应最佳动力。

4、本公开的关键优点在于，系统可以为使用者提供从中选择的一组目标，并且可以随后控制微机动车辆的电源利用，以便实现该微机动车辆的最佳性能。进一步有利地，本公开可以为使用者提供与如何实现微机动车辆的最佳性能相关的反馈。

5、优选地，数据存储器进一步包括一组预定最佳特性。以这种方式，微机动车辆的制造商或使用者可以提供例如在先前的测试和训练期间先前已经确定的一组最佳特性。预定最佳特性可以优选地包括历史最佳特性。以这种方式，可以存储在本公开的先前使用期间已经生成的最佳特性。有利地，预定最佳特性可以为系统提供确定本公开的当前使用的最佳特性的改进手段。进一步地，如果预定最佳特性是基于相同或类似的目标参数和输入设备数据点预定的，则系统可以在使用最少计算资源的同时为使用者提供最佳特性。

6、优选地，该一组最佳特性是通过以下项来确定的：基于目标参数来选择优化函数；确定不可控参数；执行该优化函数；以及优化该优化函数，从而输出该一组最佳特性。优化函数优选地基于：目标参数、不可控参数和该一组输入设备量度。

7、优选地，优化函数是成本函数，并且该成本函数是通过使该成本函数最小化来优化的。有利地，该一组最佳特性可以有利地基于可以影响微机动车辆的操作的一系列不同因素。使优化函数最小化有利地提供了受该一系列不同因素影响的一组最佳特性。

8、优选地，目标参数是选自以下范围中的一个或多个：最大电池容量消耗；最小行程时间；最大心率；最小电池消耗；目标心率；目标最大速度；和最小生物机械动力输入。有利地，微机动车辆的使用者可以基于他们的当前目标和/或情况来选择目标参数。例如，如果微机动车辆的使用者希望在健身环境中使用微机动车辆，则他们可以选择目标心率目标参数。另选地，如果使用者希望紧急到达目的地，则他们可以选择最小行程时间目标参数。

9、不可控参数可以是使用者未指定的。即，不可控参数可以是在使用者和/或系统的控制之外的参数。优选地，不可控参数是选自以下范围中的一个或多个：抵抗使用者的运动的风阻力；使用者的体重；路面材料；交通状况；天气状况；和交通灯状态。以这种方式，不可控参数可以是例如系统的控制之外的环境参数，并且可以在确定该一组最佳特性时被考虑。忽视不可控参数可能导致不是最佳的最佳特性。

10、优选地，数据存储器进一步包括：具有目标参数时间戳的历史目标参数；具有不可控参数时间戳的历史不可控参数；具有输入设备数据点时间戳的历史输入设备数据点；和具有最佳特性时间戳的历史最佳特性；其中该目标参数时间戳、该不可控参数时间戳和该最佳特性时间戳相同，指示这些时间戳对应于相同的历史活动。以这种方式，基于先前选择的目标参数、先前确定的不可控参数和先前确定的输入设备数据点先前已经生成的最佳特性可以存储在数据存储器上。所述参数可以通过与该参数相关联的时间戳在数据存储器内链接。即，具有相同时间戳的参数可以确定为对应于特定会话。在一些实施方案中，该一组最佳特性是通过以下项来确定的：确定不可控参数与历史不可控参数匹配；确定目标参数与历史目标参数匹配；以及输出最佳特性作为历史最佳特性。以这种方式，系统可以确定当前会话的参数先前已经在先前会话中实现。有利地，系统可以通过应用在所述先前会话中应用的最佳特性来节省计算资源和/或时间。随着更多会话完成，该历史参数的数据存储器的大小可以增加，并且当前会话与先前会话匹配的可能性可以随时间而增加。

11、优选地，该一组输入设备包括选自以下范围中的一个或多个：电池；动力计；和速度计。以这种方式，处理器可以确定微机动车辆包括电池、动力计和速度计。

12、电池可以是锂离子电池。另选地，电池可以是适合用于微机动车辆中的任何电池。电池可以是二次(即可再充电)电池。电池可以包括电池阵列。

13、优选地，该一组输入设备量度包括：电池的电荷状态；使用者的生物机械动力输入；和微机动车辆的速度；其中该生物机械动力输入是从动力计确定的；并且其中该速度是从速度计确定的。以这种方式，处理器可以确定相对于电池的容量的电池的电荷水平。处理器还可以确定由微机动车辆的使用者提供的动力的大小。

14、为了确定电池的电荷状态，处理器优选地操作地连接到模数转换器(adc)驱动器，该adc驱动器又操作地连接到该电池。adc驱动器优选地测量电池的模拟电压信号并且将其转换为数字电压信号。然后，处理器可以基于数字电压信号来确定电池的电荷状态。另选地，处理器可以操作地连接到以下项中的任何一个或多个：电压计；电流计；和液体比重计。因此，电池的电荷状态可以使用本领域技术人员已知的一种或多种方法来确定。例如，电荷状态还可以使用以下项中的一种或多种来确定：化学方法；电压方法；电流积分方法；卡尔曼滤波；和压力方法。

15、该一组输入设备量度可以进一步包括电池的健康状态。电池的健康状态可以指示电池相对于其理想状况的状况。电池的健康状态可以随时间退化。健康状态可以使用以下项中的一个或多个来评估：内阻；容量；电压；电池的自放电；接受电荷的能力；充电-放电循环的次数；电池的寿命；电池在其先前使用期间的温度；和充电和放电的总能量。

16、该一组输入设备可以进一步包括选自以下范围中的一个或多个：齿轮输入设备；踏频计；空气流量计；和心率监视器。有利地，优化方法可以接收更高数量的输入，从而提高最佳特性的精确度。进一步有利地，可以为使用者提供健身和/或健康相关益处，因为可以为他们提供关于他们的齿轮、踏频和/或速度的实时信息。该一组输入设备还可以包括磁力计

17、齿轮输入设备可以是电动自行车或具有电动齿轮系统的任何其他微机动车辆的电动齿轮系统。电动齿轮可以包括被配置成在电动齿轮系统的齿轮设置之间进行切换的电机。踏频计可以被配置为测量电动自行车的踏板的踏频。踏频计表示踏板经历的每单位时间的转数。空气流量计可以被配置为测量每单位时间流过该空气流量计的空气的质量。磁力计可以被配置为测量地球磁场的方向，以便确定微机动车辆的方向。

18、因此，该一组输入设备量度优选地进一步包括：电子齿轮的齿轮状态；踏频；和空气流量；其中该踏频是从踏频计确定的；并且其中该空气流量是从空气流量计确定的。这些输入量度可以有利地提供相应量度的明确值，如果没有该值，则将需要推断该量度。此外，输入量度可以有利地用于更准确地确定微机动车辆的速度和倾斜度和/或道路坡度。

19、优选地，系统进一步包括时钟。进一步优选地，该一组输入设备量度包括时钟时间。以这种方式，最佳特性确定过程可以是实时过程。优选地，数据存储器是时间序列数据存储器。进一步优选地，数据存储器的元素包括指示它们何时被测量和/或确定的对应时间戳。

20、在一些实施方案中，处理器可以进一步可操作为使得在指示设备上显示微机动车辆的反馈设备上的最佳特性。这在最佳特性仅可以由使用者控制的情况下可能特别有用。例如，如果最佳特性是特定水平的生物机械动力输入，则可以使得使用者经由反馈设备意识到所述输入。

21、根据本公开的第二方面，提供了一种用于生成以及应用一组最佳特性的方法，该方法包括：通过处理器从来自微机动车辆的使用者的输入接收目标参数；由该处理器从该微机动车辆识别一组输入设备；由该处理器从该一组输入设备确定一组输入设备数据点；由该处理器将该一组输入设备数据点存储在包括一组预定量度的数据存储器上；由该处理器基于以下项来确定该一组最佳特性：该目标参数；和该一组输入设备数据点；以及由该处理器将该最佳特性应用于该一组输入设备，从而优化该微机动车辆的该一组输入设备的动力参数。

22、该一组最佳特性优选地通过以下项来确定：由处理器基于目标参数来选择优化函数；由该处理器确定不可控参数；由该处理器执行该优化函数；由该处理器优化该优化函数，从而输出该一组最佳特性；其中该优化函数基于：该目标参数；该不可控参数；和该一组输入设备量度。

23、不可控参数优选地是选自以下范围中的一个或多个：抵抗使用者的运动的风阻力；使用者的体重；路面材料；交通状况；天气状况；和交通灯状态。

24、该一组输入设备优选地包括选自以下范围中的一个或多个：电池；动力计；速度计；和优选的齿轮输入设备；踏频计；和空气流量计

25、目标参数优选地是选自以下范围中的一个或多个：最大电池容量消耗；最小行程时间；最大心率；最小电池消耗；目标心率；目标最大速度；和最小生物机械动力输入。

26、优选地，该一组输入设备量度包括选自以下范围中的一个或多个：保持在电池中的电荷状态；使用者的生物机械动力输入；和优选的微机动车辆的速度；电子齿轮的齿轮状态；踏频；和空气流量；其中该生物机械动力输入是从动力计确定的；其中该速度是从速度计确定的；其中该踏频是从踏频计确定的；并且其中该空气流量是从空气流量计确定的。

27、该方法可以包括在第一方面的处理器的操作期间执行的每个或每一个步骤。因此，第一方面的每个特征可以包括在本公开的第二方面中。